工业建筑中的防腐设计—以钢筋混凝土结构为例

　　摘要：混凝土建筑的腐蚀影响了工业建筑的寿命，所以，要提前研究建筑物地带的介质性质，然后根据影响混凝土建筑结构的腐蚀介质，采取不同的防腐措施。对钢筋混凝土的腐蚀性介质有五种，根据混凝土的腐蚀机理，分析影响腐蚀的因素，采取不同的防腐措施。本文以强酸(硫酸为主，硝酸盐酸为辅)强碱（氢氧化钠，氢氧化钾）”的腐蚀情况下来探讨工业建筑的钢筋混凝土结构的防腐设计。具体施工过程要进行严谨、精密的施工，从而保障施工质量，延迟建筑物寿命。

　　前言

　　由于材质与周围的介质发生化学作用，从而破坏材质原来的性质或结构，就叫做腐蚀。在工业建筑中，一般都要用到混凝土来进行基础性的结构建筑，例如钢筋混凝土或者是混凝土的建筑物形式。然而在使用混凝土进行建筑时若没有仔细分析当地的腐蚀介质的情况，会影响建成后的建筑物的寿命，建筑周围的介质或许会腐蚀掉混凝土结构。所以，为消除局部修复工作，提高混凝土结构的抗腐性与耐用性，就需要对各腐蚀介质环境下的混凝土采取防腐措施和施工保护措施。

　　１．影响钢筋混凝土建筑结构的腐蚀机理

　　钢筋混凝土由钢筋和混凝土两部分组成，因此，要针对这两部分进行防腐设计，各自的腐蚀机理如下：

　　钢筋腐蚀：一般水中以电解腐蚀、潮湿情况下以酸类腐蚀为主。钢筋混凝土中的钢铁腐蚀一般为扩散速度控制的电化学腐蚀，化学腐蚀只占了极小的部分。腐蚀反应1-析氢腐蚀：由于铁浸入无氧酸中发生阳极的溶解反应，H+离子放电，其反应化学式为：

　　阳极：阴极：

　　腐蚀反应2-钢筋混凝土中钢筋的电解腐蚀破坏铁，为铁腐蚀，氧化还原反应化学式为：

　　阳极：阴极：

　　腐蚀反应3-铁溶解的反应为：

　　阳极：阴极：

　　钢筋附近有杂质氯离子时，便会加速电化学腐蚀。其原因是氯离子降低局部PH值，金属钝化膜遭到破坏，为电化学腐蚀清除了钝化膜的保护；氯离子与硫酸根离子造成了电化学腐蚀的离子通路（导电），降低电阻，加速钢筋腐蚀；氯离子会“搬走”Fe2+，从而加速阳极反应。并且，氯离子会一直存在，继续破坏混凝土中的钢筋。

　　混凝土腐蚀：对混凝土的腐蚀物质有三类，分别是结晶类、分解类以及前两类的复合类。结晶腐蚀是盐类物质在混凝土中通过干湿交替，饱和状态的浓缩盐溶液在温度下降后析出晶体，后膨胀或者和混凝土中的某成分反应变成结晶物质膨胀，破坏混凝土结构。分解腐蚀是盐类和某些混凝土成分作用变为溶盐，从而被溶解带走，以分解混凝土结构。结晶分解复合腐蚀是前两种的复合破坏混凝土结构的形式。

　　2．钢筋混凝土抗腐蚀能力的措施

　　2.1 科学选取混凝土原材料

　　混凝土的原材料主要是水泥、集料、拌合和养护用水，其中，集料有粗细之分。首先来看水泥，它具有胶结作用，其性能与强度是在水泥砂浆凝结与硬化过程中形成的。若有物质侵蚀了水泥石，那么其混凝土将失去自身的性能。不同水泥是根据不同比例的矿物质成分组成，其抗腐性各有差异。所以，要根据工程需要科学选择水泥品牌，以确保工程顺利完工和混凝土应有的性能。选水泥：使用低水化热的水泥；不用早强水泥、早强剂；保障选取的水泥含有够低的碱（K+、Na+）量和铝酸三钙（C3A）；重要部位构件的混凝土强度等级应高于C25。

　　第二，混凝土中的集料会产生碱集料反应现象，即集料里面的活性矿物遇碱溶液进行化学反应，导致体积膨胀，破坏混凝土结构。由于碱集料反应主要是水泥中的碱性物质和骨料中碱含量大于0.6%时，有可能破坏碱集料。一般限制混凝土中碱的含量：3.0kg/m3，具体措施是：限定水泥的碱含量；减少水泥的量；坚决不用多含有NaCI和KCI等物质的海中的沙、石、水；抵制添加含碱外加剂；可添加混合水泥或矿渣、粉煤灰、硅灰等物质。集料有许多种类，很多会出现活性集料，导致混凝土产生体积膨胀现象。所以，要加强集料致密性，确保材料吸水率与杂质量非常重要，并加强控制活性集料。

　　第三，合理拌合和控制拌合水。混凝土强度受到水灰比的影响，而拌合水中若有其他杂质，则不利于混凝土与砂浆的耐久性能。例如海水就有许多盐碱类物质，会腐蚀水泥石与钢筋，因此要慎用海水。

　　2.2 外涂层、防腐阻锈剂、特种钢筋

　　为了提高钢筋混凝土的抗腐性能，必须最大限度地防止有害物质离子的侵入，对于强酸强碱环境下，基本的措施是不能达到要求的，此时，必须实施特别的防治措施提高钢筋混凝土的耐久性能。具体措施：

　　采取外涂层的办法来提高混凝土对有害离子的侵入，然而外涂层的寿命一般为10年，若重新进行涂覆非常困难，所以，可以采取其他的办法，例如渗透层、隔离层、覆盖层等来加强保护有害离子物质的侵害和腐蚀，也可以采取树脂类涂层、聚合物等来涂覆。

　　防腐阻锈剂是在多掺复合技术条件下，利用特殊的阻锈、耐硫酸盐材料和磨细材料、减水剂进行复合的，其中的Si O2、Al2O3水化后产物为凝胶（CaO·Al2O3·3CaSO4、Ca5Si6O16(OH)*4H2O、Al(OH)3），不会有CaO离子产生，所以，不会形成膨胀性的石膏，也就不会破坏水泥石的体积结构。而Mg2+离子与SO42-离子作用，就抑制了Mg2+与Al2O3的反应，从而阻碍了腐蚀现象发生。钢筋阻锈剂加入混凝土后，能阻隔钢筋生锈，并且五混凝土自身没有害处。

　　此外，可以采用特种钢筋，例如环氧涂层和镀锌钢筋、不锈钢筋。在国外，普遍用到了环氧涂层钢筋进行施工，保护钢筋混凝土的耐久性。其中的环氧薄膜能将接触钢筋的有害离子进行隔离，防止钢筋锈蚀。但是该特种钢筋对施工有要求，即必须用尼龙丝进行绑扎，并不断补涂施工中造成的钢筋表面被破坏的膜层，这样才能保护膜层里面的钢筋不被腐蚀。但价格较贵。

　　使用阴极保护，具体可以采取外加电流，抑或是牺牲阳极，通过对电位范围的严格控制，避免析氢腐蚀的反应，以保障混凝土中的钢筋电位在-0.85V左右，能避免钢筋腐蚀。这样的保护一般用于潮湿地下、海、水中的独立构筑物。

　　2.3优化配合比

　　首先要进行实验，选择最优的配合比，同时需要在满足混凝土强度与施工需求情况下控制水灰比，尽量做到最少的拌合水，还要加入一些掺合料如矿粉、粉煤灰、沸石粉、硅灰、膨胀剂等，能提高抗腐性能，还有降低成本的作用。严格按照《腐规》中钢筋混凝土的比例用量来施工。

　　2.4 加强混凝土施工养护

　　掺入减水剂即可以减少水灰比，又可以对混凝土达到养护强化效果，从而不会导致裂缝收缩。此外，对养护时间要超过２１天（包括２１天），以提高耐久性能和抗腐性能。

　　3．结语

　　综述，对于强酸强碱环境下的钢筋混凝土的防腐设计中，必须合理科学选取混凝土各原材料以及原材料的成分；此外，还要加入防腐阻锈剂，阻碍腐蚀现象发生；还需要控制好水灰比，减少拌合水，适当加入掺合料，增强抗腐性能；所有的工艺中要严格进行，并加强对混凝土的养护工作，保障混凝土结构的综合性能的提高。

　　参考文献

　　[1]崔燕．化工厂建筑防腐蚀结构设计[J]．科技情报开发与经济，2008(25):215-216．

　　[2]李丽珍.浸盐钢筋混凝土构筑物的防腐分析及处治[D]；吉林大学,2013

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